甲拌磷降解菌的筛选及其降解特性研究

论文摘要

甲拌磷在有机磷杀虫剂毒性排名第一。甲拌磷及其代谢物形成的更毒的氧化物在植物体内至少能保持1-2个月；在土壤中残留期超过50天。使用不当或长期连续使用会对人体和环境造成较大的危害。我国已禁止其在蔬菜、水果、中草药上使用,目前主要用于玉米播种时期的土壤处理、防治地下害虫和苗期蚜虫等或制成混剂使用。本研究从长期受甲拌磷污染的土壤中筛选分离到一株甲拌磷高效降解菌JZ1,鉴定该菌为剑菌属微生物（Ensifer sp.）。其在牛肉膏蛋白胨液体培养基中4h后进入对数生长期,24h进入稳定期。该菌能在pH5.0-9.0范围内地生长良好,最适pH为8.0；最适生长温度为37℃；最佳碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母膏；最佳NaCl质量浓度为0.5%,超过8.0%时生长明显受到抑制。针对JZ1在实验过程中出现菌种衰退的现象,采用了土壤浸出液复壮法恢复了其生长繁殖能力,且生物学特性保持不变。JZ1能耐受甲拌磷浓度高达28000mg/L。筛选初期24h时对200mg/L的甲拌磷降解率为42.2%；驯化浓度达到800mg/L后,降解率达到56.3%；简易化的化学诱变和紫外诱变处理后,降解率分别提高至67.8%和83.2%。气相色谱法测定甲拌磷的降解动态,12h-24h内下降迅速,24h后降解率为83.99%,此后基本维持在此水平。Ensifer sp微生物对甲拌磷具有如此高的耐受性并具有降解性能尚属首次报道。甲拌磷的有效成分为O,O-二乙基-S-乙硫基甲基二硫代磷酸酯,根据甲拌磷被生物降解时易断裂的键位,推测甲拌磷的降解过程为：O,O-二乙基-S-乙硫基甲基二硫代磷酸酯首先降解为二乙基磷酸,继而转变为磷酸。微生物降解过程中,推测一部分磷元素被微生物吸附或被用来合成菌体组成物质。筛选初期,JZ1细胞形态为短杆状,驯化后转变成球形,继代培养1代至15代始终保持球形,其它各项生物学指标和降解性能均与初始菌株一致,表明该菌株具有良好的传代稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 农药及其危害
• 1.2 有机磷农药简介
• 1.3 有机磷农药在环境中的降解转化
• 1.3.1 有机磷农药的非生物降解
• 1.3.1.1 吸附催化水解
• 1.3.1.2 光降解
• 1.3.2 有机磷农药的生物降解
• 1.4 有机磷农药生物降解研究进展
• 1.4.1 天然降解菌筛选
• 1.4.2 工程菌构造
• 1.4.3 降解酶分离
• 1.5 微生物诱变选育
• 1.6 研究目的、意义及主要研究内容
• 1.6.1 研究目的、理论意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 第2章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 培养基的制备和灭菌
• 2.2.2 菌种保存
• 2.2.2.1 斜面低温保存法
• 2.2.2.2 液体石蜡保存法
• 2.2.3 降解菌筛选与驯化
• 2.2.3.1 土样采集
• 2.2.3.2 富集培养
• 2.2.3.3 初筛
• 2.2.3.4 菌株分离纯化
• 2.2.3.5 驯化与复筛
• 2.2.4 菌种鉴定
• 2.2.4.1 形态特征电镜观察
• 2.2.4.2 生理生化试验
• 2.2.5 细菌悬浮液的制备
• 2.2.6 菌株最佳生长条件的测定
• 2.2.6.1 细菌生长量的测定方法
• 2.2.6.2 生长曲线的测定
• 2.2.6.3 最佳生长条件的测定
• 2.2.7 甲拌磷检测方法
• 2.2.7.1 紫外可见分光光度计法
• 2.2.7.2 氯化亚锡法
• 2.2.7.3 气相色谱法
• 2.2.8 土壤复壮和简易化诱变
• 2.2.8.1 土壤复壮
• 2.2.8.2 化学诱变
• 2.2.8.3 紫外诱变
• 2.2.9 降解性能研究
• 2.2.9.1 甲拌磷耐受性能
• 2.2.9.2 降解实验
• 2.2.9.3 底物浓度对降解率的影响
• 2.2.9.4 降解进程曲线制作
• 第3章 甲拌磷降解菌的筛选与生物学特性研究
• 3.1 甲拌磷降解菌的筛选与驯化
• 3.2 菌种生物学特性
• 3.2.1 形态特征观察
• 3.2.2 菌株的生理生化特性研究
• 3.3 菌株最佳生长条件研究
• 3.3.1 生长曲线
• 3.3.2 最佳生长温度
• 3.3.3 最佳初始pH
• 3.3.4 最佳碳源
• 3.3.5 最佳氮源
• 3.3.6 最佳盐浓度
• 第4章 甲拌磷降解菌的复壮与简易化诱变研究
• 4.1 土壤复壮
• 4.1.1 菌种衰退
• 4.1.2 结果分析
• 4.2 化学诱变
• 4.2.1 作用机理
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 紫外诱变
• 4.3.1 作用机理
• 4.3.2 结果分析
• 第5章 甲拌磷降解菌降解特性研究
• 5.1 甲拌磷抗性测定
• 5.2 不同处理对降解率的提高效果
• 5.3 底物浓度对降解率的影响
• 5.4 降解进程曲线
• 5.5 传代稳定性
• 5.5.1 继代培养
• 5.5.2 传代稳定性检验
• 5.5.3 结果分析
• 5.6 降解途径初探
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 项目资助情况
• 攻读学位期间发表的论著